Kinetická energie: vzorec definice. Najděte kinetickou energii molekul, translační pohyb, pružina, tělo molekul plynu?

Každodenní zkušenost ukazuje, že je vlastnost těla mohou být přesunuty, a přestěhoval se do zastavení. Jsme stále co dělat po celém světě je živé, slunce svítí ... Ale odkud lidí, zvířat a v přírodě obecně pocházejí ze síly dělat tuto práci? Zmizí-li mechanický pohyb beze stopy? Začne se pohybovat v případě, že tělo je jedno, aniž byste změnili další provoz? To vše se bude diskutovat v našem článku.

Představa o energii

Pro motor operace, které dodávají pohyb automobily, traktory, lokomotivy, letadla potřeba palivo, které je zdrojem energie. Elektrické stroje dodávají pohyb pomocí elektřiny. Vzhledem k energie vody padající z výšky, hydroturbine dále spojena s elektrickými stroji, vytváří elektrický proud. Člověk existovat a práce, také potřebují energii. Říká se, že v zájmu, aby se provádět nějakou práci, budete potřebovat energii. Co je energie?

• Pozorování 1. Zvedněte míč nad zemí. Zatímco on je ve stavu klidu, mechanická práce se neprovádí. Nech ho jít. Pod vlivem gravitace míč spadne na zem z určité výšky. Při pádu míč se provádí mechanickou práci.
• Pozorování 2. somknite na jaře, budeme ji opravit a dát nit na jarní slimák. Zapálit závitu pružiny leží naplocho a zvýšit váhu železa v určité výšce. provádí pružina mechanické práce.
• 3. Pozorování vozík upevní tyče s blokem na konci. Po bloku perekinem závitem, jehož jeden konec je navinut na ose vozíku, a na druhém visí bob. Pustit z platiny. Pod vlivem gravitace , bude klesat dolů a dát vozík. Bob provedl mechanickou práci.

Po analýze všech výše uvedených pozorování, můžeme konstatovat, že pokud se provádí jeden nebo více subjektů několik interakce během mechanickou práci, se říká, že mají mechanickou energii nebo energii.

Představa o energii

Energie (z řeckého slova energie. - aktivity) - fyzikální veličinu, která charakterizuje schopnost těles na výkon práce. Jednotka energie, a také pracuje v systému SI je jeden Joule (J 1). Písmeno energie označena písmenem E. Z výše uvedených pokusů je zřejmé, že tělo vykonává práci při přechodu z jednoho stavu do druhého. Energie těla současně změny (pokles), a mechanické práce provedené v těle, je výsledkem změny jeho mechanické energie.

Druhy mechanickou energii. Koncepce potenciální energie

Rozlišit dva typy mechanická energie: Potenciální a kinetická. Nyní bližší pohled na potenciální energii.

Potenciální energie (PE) - je energie závisí na vzájemné poloze těles, které interagují nebo částí samotného těla. Vzhledem k tomu, každý subjekt a země se vzájemně přitahují, tedy na sebe vzájemně působí, PE tělo zvedl nad zemí, bude záviset na výšce zdvihu h. Čím vyšší je tělo se zvýší, tím více jeho PE. Bylo zjištěno, že experimentálně PE závisí nejen na výšce, ve které je zvýšené, ale i na tělesné hmotnosti. V případě, že tělo byly zvýšeny na stejnou výšku, tělo má větší hmotu mají větší a PE. Vzorec energie takto: E _n = MGH, kde E _n - je potenciální energie, m - Tělesná hmotnost, g = 9,81 H / kg, h - výška.

Potenciální energie pružiny

Potenciální energie pružně deformován těle zvaný fyzikální hodnota E _{f, která} při nastavení rychlosti translačního pohybu působením elastických sil se snižuje tak, jak moc jako kinetická energie stoupá. Pružiny (jako druhé pružně deformován těla) mají PE, která je rovna polovině součin tuhosti k pro deformace čtverce: x = kx ^2: 2.

Kinetická energie: vzorec a definice

Někdy se hodnota mechanické práce lze vidět bez použití pojmů síly a pohybu, se zaměřením na skutečnost, že práce představuje změnu v energii v těle. Vše, co můžeme potřebovat - je hmotnost těla a jeho počáteční a koncové rychlosti, která nás povede ke kinetické energie. Kinetická energie (KE) - energie připadající na těle v důsledku svého vlastního pohybu.

Kinetická energie je vítr, to je používáno předat pohybu větrných turbín. Vedený hmotnosti vzduchu pod tlakem na nakloněné rovině větrných turbín křídel, a nutí je, aby se otočila. Rotace by přenosové soustavy transmisní mechanismus provádění konkrétní úlohy. Poháněn vodou, zapne výkon turbíny, ztratí část své CE, dělat práci. Letící na obloze letadla, kromě PE, CE. V případě, že tělo je v klidovém stavu, to znamená, že jeho rychlost v poměru k Zemi je nulová, a jeho CE vzhledem k zemi je nulová. Bylo zjištěno experimentálně, že čím větší je hmotnost a rychlost, s jakou se pohybuje, tím více se TBE. Vzorec kinetické energie translační pohyb v matematický výraz je následující:

Kde K - kinetická energie, m - hmotnost, v - rychlost.

Změna kinetické energie

Vzhledem k tomu, rychlost pohybu tělesa se mění v závislosti na volbě referenčního systému, je hodnota CE tělo také závisí na jeho výběru. Změna kinetické energie (IKE) těle dochází v důsledku působení na těle vnější síly F. _? Fyzikální veličina, která se _rovná E IKE těle v důsledku síly akčního F, volat operace: A E = _k. Pokud je těleso, které se pohybuje rychlostí v _1, síla F, která se shoduje se směrem, rychlost pohybu tělesa se zvýší v intervalu času t na určitou hodnotu v _2. V tomto případě, IKE je:

Kde m - hmotnost těla; d - cesta prochází tělem; V _f1 = (V ₂ - V _1); V _f2 = (V ₂ + V _1); A = F: m. Je se počítá tento vzorec, kolik kinetická energie se mění. Vzorec může mít také následující výklad: _pro E = FLCOS a, kde cosά je úhel mezi vektory síly F a rychlost _V.?

Průměrná kinetická energie

Kinetická energie je energie určena rychlostí různých bodů, které patří do tohoto systému. Je však třeba si uvědomit, že je třeba rozlišovat mezi dvěma energie, které jsou charakteristické pro různé druhy pohybu: translační a rotační. Průměrná kinetická energie (SKE), v tomto případě je průměrný rozdíl mezi celkovou energii celého systému a jeho síly mysli, to znamená, že ve skutečnosti, jeho velikost - to je průměrná hodnota potenciální energie. průměrná kinetická energie vzorec je:

kde k - je Boltzmannova konstanta; T - teplota. Je to právě tato rovnice je základem molekulárně kinetické teorie.

Průměrná kinetická energie plynu molekuly

Četné pokusy ukázaly, že průměrná kinetická energie molekul plynu v pohybu vpřed při dané teplotě je stejný a nezávisí na typu plynu. Dále bylo také zjištěno, že topný plyn při teplotě ^asi 1 ° C TMP se zvýší o jednu a stejnou hodnotu. Přesněji řečeno, je tato hodnota :? E _k = 2,07 x 10 ^-23 J / ° ^C, aby se vypočítal jaká je průměrná kinetická energie molekul plynu v postupném pohybu, je třeba, kromě této relativní hodnoty, znát alespoň jeden další absolutní hodnota translační pohyb energie. Ve fyzice, hodnoty pro široký rozsah teplot stanovena dostatečně přesně. Například, v čase t = 500 ^{° C,} kinetická energie translační pohyb molekuly Ek = 1600 x 10 ^-23 J. Znalost hodnotu 2 (? _E a _K), můžeme vypočítat, jak je energie translační pohyb molekul při dané teplotě a rozhodnout inverzní problém - určit teplotu na sadu hodnot energie.

Na závěr lze konstatovat, že průměrná kinetická energie molekul, vzorec která je uvedená výše, závisí pouze na absolutní teplotě (a pro každou skupenství látek).

Zákon zachování celkové mechanické energie

Studium pohyb těles na základě působení gravitace a pružnou silou ukázala, že je fyzikální veličina, která se nazývá potenciální energie E _N; záleží na rámu karoserie, a jeho změna je zaměněn IKE, který se vyjme s opačným znaménkem: delta E _{n =} - e _pro?. To znamená, že množství CE a změny PE těla, které spolupracují s gravitačních sil a elastických sil je 0: Δ E _n + E _k = 0. síly, které jsou závislé pouze na souřadnicích těla, se nazývají konzervativní. Přitažlivá síla a pružnost jsou konzervativní síly. Součet kinetické a potenciální energie těla je celková mechanická energie: E _n + _k = E E.

Tato skutečnost, která byla prokazatelně nejpřesnější experimenty,
nazývá zákon zachování mechanické energie. V případě, že těleso vzájemně síly, které závisí na relativní rychlosti, mechanická energie systému interagujících těles se neuloží. Příkladem sil tohoto typu, které se nazývají nekonzervativní, je třecí síla. Pokud budete jednat na těle třecí síly, je nutné, aby jejich překonání vynaložit energii, která je součástí se používá k práci proti silám tření. Nicméně porušení zákona zachování energie je pouze fiktivní, protože se jedná o zvláštní případ obecného zákona o zachování a transformaci energie. Tělo energie nikdy zmizí a znovu: ona jen převést z jedné formy na jinou. Tento zákon přírody je velmi důležité, že se děje všude. To je také někdy označován jako obecný zákon o zachování a transformaci energie.

Komunikace mezi vnitřní energie těla, kinetická a potenciální energie

Vnitřní energie (U) z těla - je to jeho plná energie v těle minus tělo ES jako celku a její PE ve vnější síly pole. Z toho lze vyvodit, že vnitřní energie se skládá z TBE náhodném pohybu molekul, interakce mezi PE a vnutremolekulyarnoy energie. Vnitřní energie - jeden-cenil funkce stavu systému, který říká následující: v případě, že systém je v tomto stavu, jeho vnitřní energie má své vlastní hodnoty, bez ohledu na to, co se stalo předtím.

relativismus

Když je rychlost těla v blízkosti světelného rychlosti, kinetická energie se zjistí podle následujícího vzorce:

Kinetická energie z těla, vzorec, který bylo napsáno výše, mohou být také vypočteny na následujícím principu:

Příklady problémů najít kinetickou energii

1. Porovnejte kinetická energie koule o hmotnosti 9 g, letící rychlostí 300 m / s, a člověk o hmotnosti 60 kg, jedoucí rychlostí o 18 km / h.

Takže to, co jsme dostali: m ₁ = 0,009 kg; V ₁ = 300 m / s; ₂ m = 60 kg, v ₂ = 5 m / s.

řešení:

• Kinetická energie (EQ) _až E = mv ^2: 2.
• Máme všechna data pro výpočet, a proto _najít E a pro člověka i pro míč.
• E = _k1 (x 0,009 kg (300 m / s) ²⁾ 2 = 405 J;
• _K2 = E (x 60 kg (5 m / s), ²⁾ 2 = 750 J.
• E _k1

Odpověď: Kinetická energie kuličky je menší než člověk.

2. Těleso 10 kg byl zvýšen až do výšky 10 m, potom se uvolní. Co EC to bude ve výšce 5 m? Odpor vzduchu nemá být opomíjen.

Takže to, co jsme dostali: m = 10 kg; h = 10 m; ₁ h = 5 m; g = 9,81 N / kg. E _k1 -

řešení:

• Tělo dané hmotnosti, zvýšil do určité výšky, potenciální energie je: E _p = mgh. V případě, že tělo padá, to je v určité výšce h ₁ budou mít pot. energie E = MGH _{nároku 1} a Kin. energie E _k1. Chcete-li správně nalezeno kinetickou energii vzorce, které bylo ukázáno výše, nefunguje, a proto vyřešit problém podle následujícího algoritmu.
• V tomto kroku použít zákon zachování energie, a my můžeme psát: E _n1 + E _k1 = E _n.
• Pak E _k1 = E _n - E ₁ = MGH - MGH ₁ = mg (hh _1).
• Dosazením hodnot v naší vzorce získáme: E = 10 x _k1 9,81 (10-5) = 490,5 J.

Odpověď: E _k1 = 490,5 J.

3. Dvojitý setrvačník, který má hmotnost m a poloměr R, je obalen kolem osy, procházející jeho středem. Balící úhlové rychlosti setrvačníku - ω. S cílem zastavit setrvačník na ráfku se přitlačí na brzdové čelisti působí na něj silou F _tření. Kolika revolucemi učiní setrvačník do úplného zastavení? Vezměte v úvahu, že hmotnost setrvačníku se soustředil na ráfku.

Takže to, co jsme dostali: m; R; ω; F _tření. N -?

řešení:

• Při řešení tohoto problému se předpokládá tuto hybnosti setrvačníku otočí homogenní tenkou přepážku s poloměrem R a hmotnosti m, který se otáčí s úhlovou rychlostí w.
• Kinetická energie tělesa je rovna: e _a = (J © ²⁾ 2, kde J = m r ^2.
• Setrvačník se zastaví za podmínky, že všechny jeho vynaložených na TBE práci překonat třecí síly F _{tření, které vzniká} mezi brzdovou čelistí a ráfkem: _v E = F tření * S, přičemž s - je brzdná dráha, která se rovná 2 πRN.
• Z tohoto důvodu, F * 2 _Třecí πRN = (M ^R2 ω ²⁾ 2, kde N = (m ω ² R): (4 π F mp).

Odpověď: N = (MQ ² R): (4πF _mp).

na závěr

Energie - je nezbytnou součástí všech oblastech života, protože bez něj, žádný orgán nebude schopen vykonávat práci, včetně lidí. Myslíme si, že tento článek vám jasně najevo, že je síla, a podrobný popis všech aspektů jedné z jejích složek - kinetická energie - pomůže vám pochopit mnoho procesů, které se vyskytují na naší planetě. A jak najít kinetické energie, se můžete dozvědět z příkladů vzorců a řešení problémů výše uvedených.